(57)【要約】【課題】リアルタイムに変化する環境下であっても、移動ロボット本体の大きさや形状によることなく、ロボットの移動する経路を簡単に修正することができる自律移動型ロボット、および自律移動型ロボットの移動経路作成方法を提供すること。【解決手段】移動手段を有する移動ロボット本体と、移動ロボット本体を移動させるための目標経路を決定する目標経路決定手段と、決定した目標経路に基づいて移動ロボット本体を移動させるように移動手段を制御する制御部と、を備えた自律移動型において、移動ロボット本体に対して端部が回動自在に取り付けられた、仮想アームを仮想的に作成するとともに、作成した仮想アームの取り得る姿勢の拘束条件を維持しつつ、仮想アームの先端を決定した目標経路に沿って移動させるように前記移動手段を制御するようにした。【選択図】図３
2010108272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動手段を有する移動ロボット本体と、
移動ロボット本体を移動させるための目標経路を決定する目標経路決定手段と、
決定した目標経路に基づいて移動ロボット本体を移動させるように前記移動手段を制御する制御部と、を備えた自律移動型ロボットであって、
前記制御部が、前記移動ロボット本体に対して端部が回動自在に取り付けられた、仮想アームを作成するとともに、作成した仮想アームの取り得る姿勢の拘束条件を維持しつつ、前記仮想アームの先端を前記決定した目標経路に沿って移動させるように前記移動手段を制御することを特徴とする自律移動型ロボット。
【請求項２】
移動する環境内に存在する障害物と移動体本体との相対的な位置を検出するセンサ部をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の自律移動型ロボット。
【請求項３】
前記制御部が、前記仮想アームに加えて更に仮想補助アームを作成し、前記仮想補助アームの取り得る姿勢の拘束条件を維持しつつ、前記センサ部により検出した障害物の位置に前記仮想補助アームの先端が位置するように移動手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の自律移動型ロボット。
【請求項４】
前記制御部が、移動ロボット本体と前記障害物との距離が、作成する仮想補助アームの全体長よりも短くなった場合に、仮想補助アームの作成を開始することを特徴とする請求項３に記載の自律移動型ロボット。
【請求項５】
前記仮想補助アームの先端が、移動ロボット本体から所定の距離まで近付いた際に、仮想補助アームの作成を中止することを特徴とする請求項３または４に記載の自律移動型ロボット。
【請求項６】
前記仮想補助アームが、複数のリンクから構成されており、作成した仮想補助アームの各リンクのなす角度が所定の値以下になった場合に、制御部において、移動速度を低減させるように移動手段を制御することを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の自律移動型ロボット。
【請求項７】
前記仮想アームの長さを、移動ロボット本体の移動速度に基づいて変化させることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の自律移動型ロボット。
【請求項８】
前記仮想アームが、少なくとも２つ以上のリンクを有し、それぞれの相対的な姿勢を変化可能となるように、回動自在に接続されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の自律移動型ロボット。
【請求項９】
前記制御部が、前記仮想補助アームの長さを、前記仮想アームの各リンクよりも短くなるように作成することを特徴とする請求項３から８のいずれかに記載の自律移動型ロボット。
【請求項１０】
前記仮想アームの各リンク間をつなぐ連結部分に、仮想インピーダンス要素を作用させ、リンク同士が初期状態から外れる方向について相対的な位置を変化するのを弾性的に抑止することを特徴とする請求項８または９に記載の自律移動型ロボット。
【請求項１１】
前記リンク同士に作用するインピーダンス要素による弾性力の大きさに基づいて、移動ロボット本体の移動速度を変化させることを特徴とする請求項１０に記載の自律移動型ロボット。
【請求項１２】
前記移動ロボット本体が、平面を移動するロボットであることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の自律移動型ロボット。
【請求項１３】
前記目標経路作成部が、移動ロボット本体が移動する平面内において特定される移動マップを記憶し、記憶した移動マップ上において、前記センサ部により検出した障害物の位置情報に基づいて目標経路を決定することを特徴とする請求項１２に記載の自律移動型ロボット。
【請求項１４】
前記移動ロボット本体が、一対の車輪を含む車輪型移動ロボットであることを特徴とする請求項１２または１３に記載の自律移動型ロボット。
【請求項１５】
移動手段を有する移動ロボット本体と、
移動ロボット本体を移動させるための目標経路を決定する目標経路決定手段と、
決定した目標経路に基づいて移動ロボット本体を移動させるように前記移動手段を制御する制御部と、を備えた自律移動型ロボットの移動制御方法であって、
前記目標経路決定手段により目標経路を決定するステップと、
前記移動ロボット本体に対して端部が回動自在に取り付けられた、仮想アームを作成する仮想アーム作成ステップと、
前記作成した仮想アームの取り得る姿勢の拘束条件を維持しつつ、前記仮想アームの先端を前記決定した目標経路に沿って移動させるように前記移動手段を制御する移動手段制御ステップと、を備えることを特徴とする自律移動型ロボットの移動制御方法。
【請求項１６】
前記自律移動型ロボットが、移動する環境内に存在する障害物と移動体本体との相対的な位置を検出するセンサ部をさらに備え、
前記センサ部により障害物を検出した際に、前記仮想アームに加えて更に仮想補助アームを作成し、前記仮想補助アームの取り得る姿勢の拘束条件を維持しつつ、前記センサ部で検出した障害物の位置に前記仮想補助アームの先端が位置するように移動手段を制御することを特徴とする請求項１５に記載の自律移動型ロボットの移動制御方法。
【請求項１７】
前記移動ロボット本体と前記障害物との距離が、作成する仮想補助アームの全体長よりも短くなった場合に、仮想補助アームの作成を開始することを特徴とする請求項１６に記載の自律移動型ロボットの移動制御方法。
【請求項１８】
前記仮想補助アームの先端が、移動ロボット本体から所定の距離まで近付いた際に、仮想補助アームの作成を中止する仮想補助アーム削除ステップを含むことを特徴とする請求項１６または１７に記載の自律移動型ロボットの移動制御方法。
【請求項１９】
前記仮想補助アームが、複数のリンクから構成されており、作成した仮想補助アームの各リンクのなす角度が所定の値以下になった場合に制御部において、移動速度を低減させるように移動手段を制御すること請求項１６から１８のいずれかに記載の自律移動型ロボットの移動制御方法。
【請求項２０】
前記仮想アームの長さを、移動ロボット本体の移動速度に基づいて変化させることを特徴とする請求項１５から１９のいずれかに記載の自律移動型ロボットの移動制御方法。
【請求項２１】
前記仮想アームが、少なくとも２つ以上のリンクを有し、それぞれの相対的な姿勢を変化可能となるように、回動自在に接続されていることを特徴とする請求項１５から２０のいずれかに記載の自律移動型ロボットの移動制御方法。
【請求項２２】
前記制御部が、前記仮想補助アームの長さを、前記仮想アームの各リンクよりも短くなるように作成することを特徴とする請求項１６から２１のいずれかに記載の自律移動型ロボットの移動制御方法。
【請求項２３】
前記仮想アームの各リンク間をつなぐ連結部分に、仮想インピーダンス要素を作用させ、リンク同士が初期状態から外れる方向について相対的な位置を変化するのを弾性的に抑止することを特徴とする請求項２１または２２に記載の自律移動型ロボットの移動制御方法。
【請求項２４】
前記リンク同士に作用するインピーダンス要素による弾性力の大きさに基づいて、移動ロボット本体の移動速度を変化させることを特徴とする請求項２３に記載の自律移動型ロボットの移動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する空間内において障害物となる対象が存在する領域であっても自律的に移動可能な自律移動型ロボットおよび自律移動型ロボットの移動制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、室内や工場内などの建物内部や、混雑した人ごみの中を自律的に移動する自律移動型ロボットが開発されつつある。このような自律移動型ロボットは、移動するための経路を自律的に定め、定められた経路上を移動することで自律移動を行うが、移動空間内に障害物が存在する場合、それらの障害物を避けるように目標経路を決定する。そのような目標経路を決定する方法として、たとえば特許文献１に記載のような、ポテンシャル場を利用した目標経路の決定方法が知られている。このような目標経路の決定方法では、停止目標となる目標地点からは引力を受け、移動空間内に位置する障害物からは斥力を受けるようなポテンシャル関数を設計し、設計されたポテンシャル関数の最急降下方向にロボットを移動させるように、目標経路を定めるものである。
【０００３】
また、特許文献２には、移動する障害物の動きなど、リアルタイムで変化する環境をセンサにより検出し、障害物を回避する動作をとるような移動制御を行うような自律移動型のロボットが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０２１１７８号公報
【特許文献２】特開２００５−２８８６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述のように、ポテンシャル関数の設計を行う場合、計算負荷が高く、相当の時間を要することになる。そのため、リアルタイムに変化する環境下、例えば人や動物などの移動可能な障害物が移動環境内に存在する場合には、目標経路を修正するために再度ポテンシャル関数の設計をしなおさなければならず、多大な時間を要する。そのため、自律移動型ロボットは継続した移動動作を行うことが困難となる。また、ポテンシャル関数を設計しても、移動ロボット本体の大きささや形状が変化すると、再度ポテンシャル関数を設計し直さなければならないといった問題もある。
【０００６】
また、障害物をリアルタイムに回避するような経路の修正を行う場合、障害物の動きを主体に移動ロボットの経路修正を行うため、移動ロボットの移動特性を考慮した経路の修正を行うことが困難である。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、リアルタイムに変化する環境下であっても、移動ロボット本体の大きさや形状によることなく、移動ロボット本体の移動する経路を簡単に修正することができる自律移動型ロボット、および自律移動型ロボットの移動経路作成方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる移動ロボットは、移動手段を有する移動ロボット本体と、移動ロボット本体を移動させるための目標経路を決定する目標経路決定手段と、決定した目標経路に基づいて移動ロボット本体を移動させるように前記移動手段を制御する制御部と、を備えた自律移動型ロボットであって、前記制御部が、前記移動ロボット本体に対して端部が回動自在に取り付けられた、仮想アームを作成するとともに、作成した仮想アームの取り得る姿勢の拘束条件を維持しつつ、前記仮想アームの先端を前記決定した目標経路に沿って移動させるように前記移動手段を制御することを特徴している。
【０００９】
このような自律移動型ロボットによれば、目標経路上に移動ロボット本体を位置させるのではなく、仮想アームの先端を目標経路上に位置させることで大まかな移動動作を決定している。さらに、作成した仮想アームの取り得る姿勢の拘束条件を満たすように移動手段を制御しているため、移動ロボット本体の移動可能な範囲に幅を持たせることができ、その結果、移動ロボット本体の大きさや形状によることなく、移動する環境下の条件に応じて、移動する経路を簡単に修正することが可能となる。
【００１０】
なお、前述の目標経路決定手段と、制御部とは、別体に設けられていてもよいが、一体的に構成されていてもよい。すなわち、制御部自体に目標経路を決定する機能を持たせてもよい。
【００１１】
さらに、このような自律移動型ロボットにおいて、移動する環境下に存在する障害物と移動体本体との相対的な位置を検出するセンサ部をさらに備えるようにすると、より好適である。これにより、移動開始時点では把握していなかった障害物の位置を検出することができるため、検出した障害物の位置に応じて、リアルタイムに移動ロボット本体の移動する経路を修正することができる。なお、このようなセンサ部としては、赤外線や超音波などの光を照射し、その反射光を検出することで周囲の環境内に存在する障害物の形状を検知するものや、可視的に障害物を撮像するカメラなどが好適に用いられる。このようなセンサ部により検知された障害物の形状などの情報に基づいて、移動ロボット本体と障害物との相対的な位置を求めることができる。
【００１２】
また、上述のように障害物の位置に応じて移動する経路を修正する場合、前記制御部が、前記仮想アームに加えて更に仮想補助アームを作成し、前記仮想補助アームの取り得る姿勢の拘束条件を維持しつつ、前記センサ部により検出した障害物の位置に前記仮想補助アームの先端が位置するように移動手段を制御するとよい。このようにすると、移動ロボット本体を障害物から確実に離れた位置に移動させるように、移動手段をより適切に制御することが可能になる。
【００１３】
前記仮想補助アームを用いると障害物を確実に避けるように移動ロボット本体を移動させることができるが、障害物と移動ロボット本体とがある程度離れている場合には、そのような制御を行う必要が無い。そこで、制御部が、移動ロボット本体と前記障害物との距離が、作成する仮想補助アームの全体長よりも短くなった場合に、仮想補助アームの作成を開始すると、より好適である。このようにすると、移動ロボット本体と障害物との距離が遠く、仮想補助アームの作成を行う必要がない場合を判別して、不要な演算を行うことがないため、より計算負荷をかけることがなく、移動ロボット本体の移動制御を行うことが可能となる。
【００１４】
なお、前述のように仮想補助アームを用いて移動ロボット本体の移動制御を行う場合、仮想補助アームの先端が、移動ロボット本体に近付き過ぎると、仮想補助アームの取り得る姿勢が特異的な姿勢になり、移動ロボット本体の移動動作が不安定なものになる恐れがある。そこで、仮想補助アームの先端が、移動ロボット本体から所定の距離まで近付いた際に、仮想補助アームの作成を中止するようにすると、移動ロボット本体の移動制御が安定する。
【００１５】
また、前記仮想補助アームが、複数のリンクから構成されており、作成した仮想補助アームの各リンクのなす角度が所定の値以下になった場合に、制御部において、移動速度を低減させるように移動手段を制御するようにしてもよい。このようにすると、仮想補助アームの取りうる姿勢に大きな制限が生じ、アームの操作性が著しく低下する場合に、障害物と移動ロボット本体とが衝突する可能性を低減させることができる。なお、このように、仮想補助アームの拘束条件を考慮した移動体の移動方向や移動速度を特定するための姿勢更新式が解けない場合は、移動ロボット本体を停止するように制御してもよい。
【００１６】
また、前記仮想アームの長さは、常に一定としてもよいが、移動ロボット本体の移動速度に基づいて変化させるようにしてもよい。特に、仮想アームの長さを長くすると、移動ロボット本体の移動可能な範囲が大きくなり、より大きな自由度が得られるため、より容易に移動ロボット本体の移動する方向を修正することができる。このような、移動ロボット本体の移動速度に基づいて仮想アームの長さを変化させる例としては、移動ロボット本体の移動速度に比例して、仮想アームの長さを長くするなどといった例が挙げられる。
【００１７】
また、前記仮想アームは１つのリンクにより構成されていてもよいが、２つ以上のリンクを有し、それぞれの相対的な姿勢を変化可能となるように、回動自在に接続されたものと用いてもよい。このようにすると、移動ロボット本体の目標経路に対する相対的な位置を柔軟に変化させることができるため、より好適である。
【００１８】
また、前記仮想補助アームの長さは、前記仮想アームの各リンクよりも短くなるように作成されてもよい。このようにすると、仮想補助アームの取り得る姿勢により特定される移動ロボット本体の移動可能な範囲が、仮想アームの取り得る姿勢により特定される移動ロボットの取り得る範囲よりも狭まる。そのため、このような仮想補助アームを用いて障害物を避ける場合、移動ロボット本体を障害物から過度に遠ざけすぎることなく、移動ロボット本体の移動する経路を修正することができる。
【００１９】
また、前記仮想アームの各リンク間をつなぐ連結部分に、仮想インピーダンス要素を作用させ、リンク同士が初期状態から外れる方向について相対的な位置が変化するのを弾性的に抑止するようにしてもよい。このようにすると、移動ロボット本体が初期に設定したの目標経路から遠ざかりにくくなるように移動制御が行われるため、大幅な移動経路の変更を抑制することができる。
【００２０】
また、前述のように、前記リンク同士にインピーダンス要素を作用させた場合、インピーダンス要素による弾性力の大きさに基づいて、移動ロボット本体の移動速度を変化させるようにしてもよい。たとえば、インピーダンス要素が大きいほど、移動速度を低減させるようにするとよい。このようにした場合、移動ロボット本体が初期の移動経路から遠ざかれば遠ざかるほど、移動速度が低減するため、移動ロボット本体の移動方向が大きく変化するような場合であっても、比較的安全に移動を継続することができる。
【００２１】
また、このような移動ロボット本体は、特に移動領域の形態が限定されるものではなく、平面を移動するロボットに適用することができる他、立体空間内を移動するロボットに適用することもできる。移動ロボット本体が平面を移動するロボットの場合、前記制御部が、移動ロボット本体が移動する平面内において特定される移動マップを記憶し、記憶した移動マップ上において、前記センサ部により検出した障害物の位置情報に基づいて移動経路を作成するようなものであってもよい。このようなロボットの場合、障害物の位置を考慮した移動経路を比較的簡単に作成することができる。このような移動マップの例としては、たとえば、前記平面内において略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写することで作成されるグリッドマップなどが好適に用いられる。このようなグリッドマップを移動として用いると、移動ロボット本体の位置を正確かつ容易に把握するとともに、移動マップ上における移動経路を簡単に作成することができる。なお、移動ロボット本体が移動する領域が平面の場合、フラットな床面等のみに限定された平面だけではなく、若干の段差や凹凸部を備えるものであってもよい。
【００２２】
また、このような移動ロボット本体の備える移動手段としては、どのようなものであってもよいが、一対の車輪を含む車輪型移動ロボットであってもよい。このような移動ロボット本体の場合、移動ロボット本体の移動しうる状態に拘束（非ホロノミック拘束）が生じ、移動ロボット本体の拘束と、仮想アームの取り得る姿勢の拘束条件とから、移動ロボット本体を移動させるような制御を行うことができる。このような制御を行うことにより、移動制御に必要な演算を大幅に低減させることができる。
【００２３】
また、前記移動ロボット本体としては、移動する領域内における自己の絶対位置を取得する機能を備えていてもよい。このような絶対位置を取得する手段としては、たとえば移動ロボット本体の外部に設けられたＧＰＳ等の設備から送信される信号を受信することで、移動ロボット本体の絶対位置を取得するようなものが好適に用いられる。
【００２４】
また、前記移動ロボット本体は、移動する領域内において、移動した方向および距離から、自己位置を算出する機能を備えるものであってもよい。このような自己位置を算出する手段としては、たとえば前記移動ロボット本体が車輪型移動ロボットの場合、移動を開始した地点から別の地点まで移動する際に得られる車輪の回転数や回転方向、車輪の向き等に基づいて、移動した地点の位置を算出するようなものが好適に用いられる。また、このような自己位置を算出した後に、前述のように取得した絶対位置に関する情報に基づいて、算出した自己位置を修正するようにしてもよい。
【００２５】
また、本発明は、自律移動型ロボットの移動制御方法をも提供するものであり、移動手段を有する移動ロボット本体と、移動ロボット本体を移動させるための目標経路を決定する目標経路決定手段と、決定した目標経路に基づいて移動ロボット本体を移動させるように前記移動手段を制御する制御部と、を備えた自律移動型ロボットを制御するための移動制御方法において、前記目標経路決定手段により目標経路を決定するステップと、前記移動ロボット本体に対して端部が回動自在に取り付けられた、仮想アームを作成する仮想アーム作成ステップと、前記作成した仮想アームの取り得る姿勢の拘束条件を維持しつつ、前記仮想アームの先端を前記決定した目標経路に沿って移動させるように前記移動手段を制御する移動手段制御ステップと、を備えることを特徴としている。
【００２６】
このような自律移動型ロボットの移動制御方法によれば、目標経路上に移動ロボット本体を位置させるのではなく、仮想アームの先端を目標経路上に位置させることで大まかな移動動作を決定することができる。さらに、作成した仮想アームの取り得る姿勢の拘束条件を満たすように移動手段を制御するため、移動ロボット本体の移動可能な範囲に幅を持たせることができ、その結果、移動ロボット本体の大きさや形状によることなく、移動する環境下の条件に応じて、移動する経路を簡単に修正することが可能となる。
【００２７】
また、前記自律移動型ロボットが、移動する環境内に存在する障害物と移動体本体との相対的な位置を検出するセンサ部をさらに備える場合、前記センサ部により障害物を検出した際に、前記仮想アームに加えて更に仮想補助アームを作成し、前記仮想補助アームの取り得る姿勢の拘束条件を維持しつつ、前記センサ部で検出した障害物の位置に前記仮想補助アームの先端が位置するように移動手段を制御するようにしてもよい。
【００２８】
これにより、移動開始時点では把握していなかった障害物の位置を検出することができるため、検出した障害物の位置に応じて、リアルタイムに移動ロボット本体の移動する経路を修正することができる。
【００２９】
また、前記仮想補助アームを用いると障害物を確実に避けるように移動ロボット本体を移動させることができるが、障害物と移動ロボット本体とがある程度離れている場合には、そのような制御を行う必要が無い。そこで、制御部が、移動ロボット本体と前記障害物との距離が、作成する仮想補助アームの全体長よりも短くなった場合に、仮想補助アームの作成を開始するようにしてもよい。このようにすると、不要な演算を行うことなく、移動ロボット本体の移動制御を行うことが可能となる。
【００３０】
なお、前述のように仮想補助アームを用いて移動ロボット本体の移動制御を行う場合、仮想補助アームの先端が、移動ロボット本体に近付き過ぎると、仮想補助アームの取り得る姿勢が特異的な姿勢になり、移動ロボット本体の移動動作が不安定なものになる恐れがある。そこで、前述の移動制御方法において、仮想補助アームの先端が、移動ロボット本体から所定の距離まで近付いた際に、仮想補助アームの作成を中止する仮想補助アーム削除ステップを含めるようにすると、移動ロボット本体の移動制御が安定する。
【００３１】
また、前記仮想補助アームが、複数のリンクから構成されており、作成した仮想補助アームの各リンクのなす角度が所定の値以下になった場合に、制御部において、移動速度を低減させるように移動手段を制御するようにしてもよい。このようにすると、仮想補助アームの取りうる姿勢に大きな制限が生じ、アームの操作性が著しく低下する場合に、障害物と移動ロボット本体とが衝突する可能性を低減させることができる。なお、このように、仮想補助アームの拘束条件を考慮した移動体の移動方向や移動速度を特定するための姿勢更新式が解けない場合は、移動ロボット本体を停止するように制御してもよい。
【００３２】
また、前記仮想アームの長さは、常に一定としてもよいが、移動ロボット本体の移動速度に基づいて変化させるようにしてもよい。特に、仮想アームの長さを長くすると、移動ロボット本体の移動可能な範囲が大きくなり、より大きな自由度が得られるため、移動ロボット本体の移動速度が大きい場合に好適である。また、移動ロボット本体の移動速度に比例して、仮想アームの長さを長くするようにしてもよい。
【００３３】
また、前記仮想アームは１つのリンクにより構成されていてもよいが、２つ以上のリンクを有し、それぞれの相対的な姿勢を変化可能となるように、回動自在に接続されたものと用いてもよい。このようにすると、移動ロボット本体を目標経路に近い位置についても、目標経路から離れた位置についても移動させることが可能となる。
【００３４】
また、前記仮想補助アームの長さは、前記仮想アームの各リンクよりも短くなるように作成されてもよい。このようにすると、仮想補助アームの取り得る姿勢により特定される移動ロボット本体の移動可能な範囲が、仮想アームの取り得る姿勢により特定される移動ロボットの取り得る範囲よりも狭まる。そのため、このような仮想補助アームを用いて障害物を避ける場合、移動ロボット本体を障害物から過度に遠ざけすぎることなく、移動ロボット本体の移動する経路を修正することができる。
【００３５】
また、前記仮想アームの各リンク間をつなぐ連結部分に、仮想インピーダンス要素を作用させ、リンク同士が初期状態から外れる方向について相対的な位置を変化するのを弾性的に抑止するようにしてもよい。このようにすると、移動ロボット本体が初期の移動経路から遠ざかりにくくなるため、大幅な移動経路の変更を抑制することができる。
【００３６】
また、前述のように、前記リンク同士にインピーダンス要素を作用させた場合、インピーダンス要素による弾性力の大きさに基づいて、移動ロボット本体の移動速度を変化させるようにしてもよい。たとえば、インピーダンス要素が大きいほど、移動速度を低減させるようにするとよい。このようにした場合、移動ロボット本体が初期の移動経路から遠ざかれば遠ざかるほど、移動速度が低減するため、移動ロボット本体の移動方向が大きく変化するような場合であっても、比較的安全に移動を継続することができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上、説明したように、本発明によると、リアルタイムに変化する環境下であっても、移動ロボット本体の大きさや形状によることなく、ロボットの移動する経路を簡単に修正することができる自律移動型ロボット、および自律移動型ロボットの移動経路作成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
発明の実施の形態１．
以下に、図１から図４を参照しつつ本発明の実施の形態１にかかる自律移動型ロボット（以下、単に「移動ロボット」という）およびその移動制御方法について説明する。この実施の形態においては、移動ロボットは１対の車輪を駆動することで平面上を自律的に移動する車両型の移動体である。
【００３９】
図１は、移動する平面としての床部Ｐ上を、予め定められた目標経路に沿って移動する、車両型の移動ロボット１の一実施形態を概略的に示すものである。この実施の形態においては、移動ロボット１は、予め定めた目標経路Ｓに沿った移動を行うものとする。
【００４０】
図２は、図１に示す移動ロボット１の構成を概略的に示す概略図である。図２に示すように、移動ロボット１は、箱型の移動ロボット本体１０と、この移動ロボット本体１０の内部に組み込まれた制御部２０とから構成されている。以下、移動ロボット本体１０および制御部２０の内部構成について、各々詳細に説明する。
【００４１】
図２に示すように、移動ロボット本体１０は、1対の対向する車輪１１、１１と、キャスタ１２を備える対向２輪型の車両である。そして、移動ロボット本体１０は、これらの車輪１１、１１、キャスタ１２とで移動ロボット本体１０はその姿勢水平に支持された状態で、移動可能となっている。さらに、移動ロボット本体１０は、その内部において、車輪１１、１１をそれぞれ駆動するモータ１３、１３と、車輪の回転数を検出するためのカウンタ１４、１４とを備えている。モータ１３，１３の出力は、後述する制御部２０によって作成された車輪１１，１１を駆動するための制御信号により決定される。また、図示は省略するが、移動ロボット本体１０内には、モータ１３，１３やカウンタ１４、制御部２０などの電力を必要とする各構成要素に電力を供給するための、バッテリーが備えられている。
【００４２】
さらに、移動ロボット本体１０の前面には、移動する方向に現れた障害物を検知するセンサ部１５、１５が取り付けられており、これらのセンサ部によって移動ロボット本体１０の進行する前方方向に存在する障害物を検出することができる。本実施形態において、このセンサ部１５は、例えば赤外線レーザを３次元的に照射する照射部と、照射したレーザの反射光を受信する受信部とを含むレーザセンサ部であり、レーザの反射状態に基づいて、検出した障害物の形状や、移動ロボット本体１０の前面から障害物表面までの距離を取得し、移動ロボット本体１０に対する障害物の相対的な位置を把握することを可能とする。このように把握された障害物の位置は、移動ロボット本体１０の移動する平面内における座標で表され、記憶される。
【００４３】
制御部２０は、演算処理部やメモリなどを備えるコンピュータであり、前記メモリ内には、移動ロボット本体１０の移動する方向や距離を制御するためのプログラムなどが予め記憶されている。また、制御部２０のメモリには、移動ロボット本体１０が移動する平面に対応するマップ情報が記憶されており、このマップ情報に基づいて移動ロボット本体１０の目標経路Ｓを決定する。すなわち、本実施形態においては、移動ロボット本体の目標経路Ｓを決定する目標経路決定手段２０ａは、制御部２０内に備えられたメモリや演算処理部など、制御部２０を構成するコンピュータの各構成要素からなる。
【００４４】
また、制御部２０は、目標経路を決定するだけでなく、モータ１３、１３を駆動するための制御信号をも作成する。制御部２０においては、このマップ情報内において目標経路Ｓを定めるとともに、移動ロボット本体１０の現在位置や、検出した障害物の位置などを、このマップ情報内における座標情報として処理することができる。詳細には、制御部２０は、前述したセンサ部１５で障害物を検知すると、その障害物の形状や移動ロボット本体からの距離に基づいて、モータ１３、１３等を制御し、移動ロボット本体１０の移動する方向や速度などを修正する。
【００４５】
さらに、制御部２０は、移動ロボット本体１０が移動を開始した地点から別の地点まで移動する際に得られる車輪１１の回転数や回転方向、車輪の向き等に基づいて、移動した地点の位置を算出する機能を有している。このように算出した自己位置は、目標経路に沿った移動の移動方向等を修正する際に用いられる。
【００４６】
このように構成された移動ロボット本体１０は、1対の車輪１１、１１の駆動量をそれぞれ独立に制御することで、直進や曲線移動（旋回）、後退、その場回転（両車輪の中点を中心とした旋回）などの移動動作を行うことができる。すなわち、本実施形態においては、車輪１１，１１やキャスタ１２、モータ１３，１３などの移動ロボット本体１０を移動させるための各構成の集合により、本発明でいう移動手段が構成されている。
【００４７】
また、このように構成された移動ロボット本体１０は、１対の車輪の駆動により移動するため、移動する方向などに制限のある、いわゆる非ホロノミックな拘束を受ける。移動ロボット本体１０の移動に伴う拘束については、詳細を後述する。
【００４８】
次に、制御部２０において、移動ロボット本体１０を移動させる方向や速度を決定するための手法について、図３を用いて説明する。
【００４９】
図３は、制御部２０において、移動ロボット本体１０を移動制御する際に用いられる、移動ロボット本体１０と、この移動ロボット本体１０の前面に仮想的に取り付けられた仮想アームＬを概念的に表した図である。移動ロボット本体１０は、平面視した際における重心位置をＧとし、移動ロボット本体１０を移動させるために必要な力などの演算は、移動ロボット本体１０を重心位置Ｇにおける質点とみなして行われる。
【００５０】
仮想アームＬは、直列に連結された２つのリンクＬ１およびＬ２からなり、Ｌ１の一端が移動ロボット本体１０の前面に回動自在に接続されるとともに、Ｌ１の他端と、Ｌ２の一端とが同じく回動自在に連結されることで、仮想アームＬは、これらの回動部分の回動程度に応じて、その姿勢を変化することができる。なお、図３に示すように、Ｌ１の移動ロボット本体１０への接続部分をＣ１、リンクＬ１およびＬ２の連結部分をＣ２、リンクＬ２の自由端をＣ３とする。
【００５１】
Ｌ１およびＬ２の連結部分Ｃ２には、それらの初期状態から外れる方向に姿勢を変化するのを弾性的に抑止するように作用する、仮想的なインピーダンス要素Ｉが設けられている。すなわち、このインピーダンス要素Ｉによって、Ｌ１およびＬ２の姿勢が大きく変化するのを弾性的に抑止することができる。なお、本実施形態において、仮想アームＬの初期状態は、リンクＬ１およびＬ２が約９０度の角度をなす状態に設定されているものとし、インピーダンス要素Ｉは、仮想アームＬが初期状態から遠ざかる方向に姿勢が変更する度合いに応じて、その変化をより強く抑止するように作用するものとする。
【００５２】
この仮想アームＬは、仮想アームの先端（リンクＬ２の先端）Ｃ３を、決定した目標経路Ｓに沿って仮想的に移動させるとともに、移動ロボット本体１０の移動しうる非ホロノミックな拘束条件を満たす場合に、とり得る姿勢が決定される。そして、そのように決定された仮想アームＬの姿勢により、移動ロボット本体１０を移動させる速度および方向が決定される。以下、詳細に説明する。
以下の式１は、仮想アームを利用した移動ロボット本体の移動手段を制御するための姿勢更新式である。ここで、ｎは仮想アームの本数を表している。
式１：
2010108272.tif 000003
【００５３】
上記式１で表された姿勢更新式は、移動ロボット本体の非ホロノミックな拘束と、仮想アームの拘束条件を統合している。すなわち、上記式１におけるＪｎは、仮想アームの拘束条件をｍとすると、以下の式２で示す行列で表される。なお、式２におけるＪｂは台車の非ホロノミック拘束を表している。
式２：
2010108272.tif 000004
【００５４】
詳細に説明すると、式２において示された、ヤコビ行列の各要素（Ｊｍ１...Ｊｍｎ）は、移動ロボット本体１０の非ホロノミックな拘束条件を示す行列Ｓ(φ)と、仮想アームの拘束条件Ｊｍとを掛け合わせたものである。ヤコビ行列の各要素を、行列Ｓ（φ）を用いて表すと、以下の式３のように示される。なお、式３におけるｐは、仮想アームのリンク数（本実施形態では２）を、θ1，...θｐは各リンク同士のなす角度を示している。
【００５５】
式３：    Ｊ（φ，θ1，...θｐ）＝Ｊｍ（ｘ，ｙ，φ，θ1，...，θp）Ｓ(φ)
また、式３における行列Ｓ（φ）は、式４のように表される。
式４：
2010108272.tif 000005
【００５６】
このように、制御部２０は、仮想アームＬの先端（リンクＬ２の先端）を目標経路Ｓに沿って仮想的に移動させつつ、移動ロボット本体１０の移動し得る非ホロノミックな拘束条件を満たすように、移動ロボット本体１０を移動させる速度および方向を決定する。
【００５７】
このように移動ロボット本体１０を移動させるための速度や方向を決定した場合、移動に必要な演算処理が、仮想アームのリンク数に応じて増えることになる。すなわち、リンク数を２または３程度にした場合、ポテンシャル関数などを用いた移動制御に比して、高速かつ簡単に計算することが可能となる。
【００５８】
なお、上述の実施形態においては、仮想アームLの各リンクの長さは一定としているが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、制御部２０において、仮想アームＬの各リンクが移動ロボット本体１０の状態に応じて長さを可変にするように設定するようにしてもよい。具体的には、移動ロボット本体１０の速度に基づいて、仮想アームＬの長さを変化させることもできる。そのような一例を図４を挙げて説明する。
【００５９】
図４は、前述の移動ロボット１において、移動ロボット本体１０の移動速度が高いほど、仮想アームＬの長さを長くするようにした例を示す一例である。図４に示すように、移動ロボット本体１０の速度に応じて仮想アームＬを長くした場合、目標経路Ｓ上に位置する仮想アームＬの先端Ｃ３がより先の移動目標地点に到達する。そのため、目標経路に沿った移動を行う際に生じる経路の修正などを前もって行うことができ、移動ロボット本体１０の速度が高い場合であっても、突然に移動する経路を変更するといった事態を低減することができる。さらに、このように仮想アームＬを長くすることで、移動経路の細かい変化に影響が受けにくくなるため、移動ロボット本体１０の移動が安定するといった効果も得られる。
【００６０】
また、上述の実施形態においては、本発明においては、仮想アームを作成する位置については特に制限をされるものではないが、前述の実施形態のように、移動ロボット本体１０の中心位置（重心位置）から、移動方向についての前方に作成すると好ましい。このようにすると、移動ロボット本体１０を引き寄せるような移動制御を行うことができ、移動ロボット本体の移動が円滑に行われる。
【００６１】
発明の実施の形態２．
次に、本発明の第２の実施形態について図５および６を用いて説明する。なお、本実施形態における移動ロボットは、前述の第１の実施形態において示したものと主要構成を同じくしているため、同一または同様の構成については同一の符号を付して、その説明を省略するものとする。
【００６２】
図５は、移動ロボット１'における移動ロボット本体１０'が目標経路Ｓに沿って移動するとともに、目標経路Ｓに沿って存在する障害物４０を避けるように移動する方向および速度を修正する様子を示している。本実施形態においても、前述の実施形態における移動ロボットと同様に、移動ロボット本体１０'内に制御部２０'が組み込まれ、この制御部２０'においてリンクＬ１およびリンクＬ２から構成された仮想アームＬを移動ロボット本体１０'の前面に仮想的に取り付けることで、移動制御を行っている。仮想アームＬを利用した移動ロボット本体１０'の移動制御の詳細については、前述の実施形態と同様の手法であるため、ここでは説明を省略する。
【００６３】
また、本実施形態においては、制御部２０'は、仮想アームＬに併せて、移動ロボット本体１０'の側面に仮想補助アームＭを仮想的に取り付けるように作成し、障害物４０を避けるように移動制御を行っている。仮想補助アームＭは、リンクＭ１およびリンクＭ２を直列に回動自在に連結するように構成されており、リンクＭ１およびリンクＭ２は、それらの回動部分の回動程度に応じて、その姿勢が変化する。
【００６４】
なお、作成される仮想補助アームＭの長さは、仮想アームＬの各リンクよりも短くなるように作成される。このようにすると、仮想補助アームの取り得る姿勢により特定される移動ロボット本体の移動可能な範囲が、仮想アームの取り得る姿勢により特定される移動ロボットの取り得る範囲よりも狭まるため、仮想補助アームＭを用いて障害物を避ける場合、移動ロボット本体を障害物から過度に遠ざけすぎることなく、移動ロボット本体の移動する経路を修正することができる。
【００６５】
また、本実施形態においては、移動ロボット１'は、移動ロボット本体１０'の前面に取り付けられた障害物検知部としてのセンサ部１５、１５によって、移動ロボット本体１０'の進行する前方方向に存在する障害物４０を検出し、障害物４０の移動ロボット本体１０'に対する相対的な位置関係を把握する。そして、検出した障害物４０の位置に仮想補助アームＭのリンクＭ２の先端Ｄを位置させた状態で、仮想補助アームＭの姿勢を変化させる。そして、仮想アームＬのとりうる姿勢の範囲を制限する拘束条件と、移動ロボット本体１０'の移動可能な範囲を制限する非ホロノミックな拘束条件をともに満たすとともに、仮想補助アームＭの取り得る姿勢により限定される拘束条件を満たすように、移動ロボット本体１０'の移動する方向および速度を決定する。この場合、仮想補助アームＭの先端Dを、移動ロボット本体１０'からもっとも近い場所に位置する障害物４０の表面上に位置させて、仮想補助アームＭの姿勢を変化させると、より確実に移動ロボット本体１０'を障害物４０に対して接触させないような移動制御を行うことができる。
【００６６】
また、制御部２０'においては、移動ロボット本体１０'の移動制御に、仮想補助アームＭを常に用いているわけではなく、移動ロボット本体１０'の周囲に存在する障害物の状況に応じて、仮想補助アームを用いるか否かを決定する。具体的には、制御部２０'は、移動ロボット本体１０'と障害物４０との距離が、仮想補助アームＭの全体長よりも小さくなった場合に、仮想補助アームＭの作成を開始するようにしている。たとえば、移動ロボット本体１０'と障害物４０との距離が、仮想補助アームＭの長さの０．６倍程度になった場合に仮想補助アームＭを作成するようにすると、好適である。このようにすると、移動ロボット本体１０'の移動制御を行うために必要な演算処理が低減するとともに、移動ロボット本体が障害物から遠い場所に位置している場合に仮想補助アームを考慮した移動制御を行う必要がないため、スムーズな移動制御を行うことが可能となる。
【００６７】
さらに、このような仮想補助アームＭを用いて移動制御を行う場合、移動ロボット本体１０'と、障害物４０との距離が近すぎると、仮想補助アームＭの取りうる姿勢が特異な姿勢となり、移動ロボット本体１０'を移動させる経路が安定しなくなる。そのため、移動ロボット本体１０'と、障害物４０との距離がある程度近づいた場合は、仮想補助アームＭの作成を中止することが好ましい。具体的には、移動ロボット本体表面に設定された仮想補助アームの一端の位置を表す位置座標（ｘ１，ｙ１）と、検出した障害物の表面上の、仮想補助アームの多端が設定される位置を表す位置座標（ｘ２，ｙ２）とを比較し、移動ロボット本体の進行方向と直交する方向（図５でいうｙ方向）の座標の値（すなわち、ｙ１およびｙ２）の差が所定の値より小さくなった場合に、仮想補助アームの作成を中止するようにするとよい。このようにすると、移動ロボット本体１０'が障害物４０に近接した場合に、特異な姿勢をとりやすい仮想補助アームを用いずに、仮想アームＬのみにより移動ロボット本体の移動制御を行うことができるため、移動ロボット本体をより安定して移動させることができる。
【００６８】
次に、このように構成された移動ロボットが、障害物４０を検出しながら移動制御を行う手順について、図６に示すフローチャートを用いつつ説明する。
【００６９】
まず、移動ロボット１'は、移動を開始すると、制御部２０'は、目標経路Ｓを決定した後、仮想アームＬを目標経路Ｓに追従させるように、移動ロボット本体１０'の移動制御を行う（ＳＴＥＰ１０１）。その後、センサ部１５により移動ロボット本体１０'の周囲に存在する障害物の有無を確認し（ＳＴＥＰ１０２）、ＳＴＥＰ１０２において、障害物の有無が確認されなければ、ＳＴＥＰ１０１に戻って仮想アームＬのみを用いた移動制御を継続する。一方、ＳＴＥＰ１０２において、障害物の有無が確認されると、移動ロボット本体１０'に対する障害物の相対的な位置を取得する（ＳＴＥＰ１０３）。ＳＴＥＰ１０３においては、センサ部１５により検出した障害物表面の形状などに基づいて、移動ロボット１'の移動する領域を示すｘｙ平面上において、障害物表面を示す座標を移動マップ上に記憶するなどの作業が行われる。
【００７０】
次に、センサ部１５から得られた情報に基づいて、検出した障害物（障害物表面）と、移動ロボット本体までの距離を測定し、障害物および移動ロボット本体の距離が、作成する仮想補助アームの全体長よりも短いか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０４）。すなわち、移動ロボット本体から伸びる仮想補助アームが障害物に十分到達し得るか否かを判断し、検出した障害物が仮想補助アームの十分到達し得ない位置に存在する場合（本実施形態においては、障害物までの距離が仮想補助アームの全体長さの６割を超える場合）は、ＳＴＥＰ１０１に戻って仮想アームＬのみを用いた移動制御を継続する。一方、障害物が仮想補助アームＭの十分到達する範囲内に存在する場合は、仮想補助アームの作成を開始する（ＳＴＥＰ１０５）。
【００７１】
次に、作成した仮想補助アームＭの一端（移動ロボット本体側）および多端（障害物側）の位置座標をそれぞれ算出し、移動ロボット本体の進行方向と直交する方向についての座標（前述の例でいうｙ１およびｙ２）の差を比較する（ＳＴＥＰ１０６）。ここで、これらの座標の値の差が所定の大きさ（ｙ０）を超えている場合、仮想補助アームの取り得る姿勢が特異的なものではないと判断し、仮想アームと併せて、仮想補助アームを用いた移動制御を行う（ＳＴＥＰ１０７）。一方、ＳＴＥＰ１０６において、両者の座標の値が所定の大きさ以下である場合、仮想補助アームの根元側の一端と先端とが近接しており、仮想補助アームの姿勢が特異なものであると判断し、仮想補助アームの作成を中止する（ＳＴＥＰ２０７）。このとき、ＳＴＥＰ１０１に戻って仮想アームＬのみを用いた移動制御を行うことになる。
【００７２】
また、ＳＴＥＰ１０７において、仮想補助アームを用いた移動制御を行った後は、移動を終了するか否かを判断し（ＳＴＥＰ１０８）、移動を継続するのであれば、ＳＴＥＰ１０１に戻って仮想アームによる移動制御を行いつつ、障害物が存在するか否かを確認することで、仮想補助アームを用いるか否かを判断する。ＳＴＥＰ１０８において、移動を終了すると判断した場合は、所定の移動動作の終了処理を行った後に（ＳＴＥＰ１０９）、動作を停止する。
【００７３】
このように、移動ロボット本体の周囲に存在する障害物の位置に応じて、仮想補助アームを利用するか否かを判断しつつ、移動制御を行うことで、不要な演算を行うことがなくなるとともに、移動ロボット本体の移動制御を安定して行うことが可能となる。
【００７４】
また、本実施形態においても、前述の実施形態と同様に、移動ロボット本体の移動速度に応じて、仮想アームの長さを変化させるようにしてもよい。この場合、仮想アームの長さを変化させる度合いに応じて、仮想補助アームの長さを変化させるようにし、仮想アームと補助アームの長さの比を一定に保つようにすると、好適である。
【００７５】
また、このような仮想補助アームを用いた移動制御の場合、仮想補助アームの姿勢に基づいて、移動速度を制限するようにしてもよい。すなわち、図７に示すように、作成した仮想補助アームの各リンクのなす角度が所定の値以上に小さい場合は、移動ロボット本体１０'の位置と障害物の位置とが極めて接近しているため、このような場合に、制御部２０'において、移動速度を低減させるように移動手段を制御することが好ましい。このような移動制御においては、仮想補助アームの各リンクのなす角度の大きさに応じて移動速度を変化させてもよいし、各リンクのなす角度が所定の閾値を下回った際に移動速度を低減させるようにしてもよい。
【００７６】
なお、本実施形態においては、作成する仮想補助アームが一本である例を示しているが、本発明はこれに限られるものではなく、複数の仮想補助アームを用いることもできる。このような実施形態について、以下に説明する。
【００７７】
発明の実施の形態３．
図８および図９は、制御部において、複数の仮想補助アームを用いて移動ロボット１"の移動速度や方向を制御する様子を示す図である。なお、本実施形態における移動ロボット１"についても、前述の第１または第２の実施形態において示したものと主要構成を同じくしているため、同一または同様の構成については同一の符号を付して、その説明を省略している。
【００７８】
本実施形態においては、移動ロボット１"の周囲に存在する障害物が複数であり、かつ、移動可能である場合を例に挙げて説明する。詳細には、図７に示すように、床面Ｐ上を目標経路Ｓに沿って移動する移動ロボット１"の周囲には、障害物４１，４２，４３が存在し、それぞれ自律的に移動しているものとする。
【００７９】
図９は、図８に示す移動ロボット１"における制御部２０"が、複数の仮想補助アームを用いつつ、障害物４１、４２、４３を避けて移動するように、移動方向および速度を調整しつつ移動を行っている様子を概略的に示している。図９に示すように、制御部２０"は、移動ロボット本体１０"の周囲に存在する障害物４１、４２、４３に対して、移動ロボット本体１０"から伸びる複数の仮想補助アームＭ１０，Ｍ２０，Ｍ３０が、その先端を各障害物の表面に位置させ、仮想補助アームの姿勢を変化させる。そして、仮想アームＬのとりうる姿勢の範囲を制限する拘束条件と、移動ロボット本体１０"の移動可能な範囲を制限する非ホロノミックな拘束条件をともに満たすとともに、仮想補助アームＭ１０，Ｍ２０，Ｍ３０の取り得る姿勢により限定される拘束条件を満たすように、移動ロボット本体１０"の移動する方向および速度を決定する。
【００８０】
なお、このような実施形態においても、前述の第２の実施形態と同様に、仮想補助アームを作成するか否かを判断し、作成しないと判断した場合においては、仮想アームのみを用いた移動制御を行うようにすることが好ましい。特に、本実施形態のように、制御部において複数の仮想補助アームを作成する場合、移動ロボット本体１０"からみた、障害物の存在する方向に対して、障害物が存在するか否かを各々判断するようにすると、より好適である。このようにすると、演算処理に必要な計算負荷を比較的軽減しつつ、移動ロボットの移動制御をより安定したものにすることができる。
【００８１】
また、このような仮想補助アームを用いた移動制御の場合についても、前述の実施形態と同様に、仮想補助アームの姿勢に基づいて、移動速度を制限するようにしてもよい。すなわち、作成した仮想補助アームの各リンクのなす角度が所定の値以上に小さい場合は、制御部２０"において、移動速度を低減させるように移動手段を制御してもよい。
【００８２】
このように、仮想補助アームを用いて移動制御を行う場合、移動ロボットが、自身以外の移動体（歩いている人間や動物など）の存在する移動領域において移動を行う場合、事前に移動速度や移動方向を定める必要なく、センサ部により検出した周囲の移動体などの環境にあわせて、リアルタイムにそれらの移動体などを回避しつつ移動を行うことが可能となる。
【００８３】
以上、本発明に係る実施形態について、具体的な例を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述の実施形態においては、移動ロボット本体に制御部や目標経路決定手段が組み込まれた例を挙げて説明しているが、移動ロボット本体と制御部、目標経路決定手段を各々別体に構成してもよい。すなわち、移動ロボット本体の目標経路の作成や、車輪などの駆動量を制御する制御信号などを、移動ロボット本体とは物理的に隔離されたコンピュータを用いて、無線で移動ロボット本体に発信するようにしてもよい。また、移動ロボット本体の目標経路を作成する目標経路決定手段のみを、移動ロボット本体とは別体に構成し、無線などの手段で作成した目標経路を移動ロボット本体に送信するようにしてもよい。
【００８４】
また、このような移動ロボットにおいて、自己の現在位置を推定する機能を持たせるとさらに好適である。たとえば、制御部内に記憶された移動する領域を示すマップ上において、移動ロボット本体の移動した方向および距離から、自己の現在位置を算出するようにしてもよい。この場合、カルマンフィルタやパーティクルフィルタ等の位置推定方法を用いた絶対位置検出手法を用いることができる。また、このような自己の位置を算出する手法に代えて、ＧＰＳなどの機能により、外部から移動ロボット本体の位置を把握し、移動ロボット本体の位置を制御部に送信するようにしてもよいし、カメラなどの撮像手段により、外部環境を撮像し、撮像により得られた視覚的な情報から、現在の自己の位置を求めるようにしてもよい。
【００８５】
また、制御部における移動領域を示す移動マップとしては、移動する領域（たとえば床部Ｐ）の全体形状を模した領域に、略一定間隔（例えば１０ｃｍ）に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写することで得られるグリッドマップなどを用いることができる。これらのグリッド線で囲まれたグリッド単位を用いて、移動ロボット本体の位置や、目標とする移動先などを定めることができる。また、このようなグリッドマップ以外にも、例えばマップ上の物体を特徴点（ノード）で表したトポロジーマップを用いることもできる。このようなマップを用いた場合、各特徴点（ノード）を結ぶリンクによって目標経路を決定すると好適である。
【００８６】
さらに、前記実施形態においては、移動ロボット本体として、車輪を駆動する移動体を例に挙げたが、例えば作成された歩容データに従って移動動作を行う２足歩行型等の脚式移動ロボットなどであってもよい。そのような移動ロボットについて、２足歩行による移動方向や移動速度の拘束条件を予め定めておくことで、本発明に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る移動ロボットが、移動する平面上を所定の目標経路に沿って移動する様子を示す概略図である。
【図２】図１に示す移動ロボットの構成を概略的に示す概略図である。
【図３】図１および２に示す移動ロボットの備える制御部における、移動ロボット本体と、この移動ロボット本体の前面に仮想的に取り付けられた仮想アームＬを概念的に表した図である。
【図４】図３に示す移動制御方法の実施形態の変形例であり、移動速度が高いほど、作成する仮想アームの長さを長くした様子を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る移動ロボットが、目標経路に沿って移動するとともに、目標経路沿いに存在する障害物を避けるように移動する様子を示す図である。
【図６】図５に示す移動ロボットが、決定した目標経路に沿って移動を行う際に、障害物を検知しながら移動制御を行うための手順を示すフローチャートである。
【図７】図６に示す実施の形態の移動ロボットにおいて、作成した仮想補助アームの各リンクのなす角度が所定の値以下になった場合を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る移動ロボットであり、床面上を目標経路に沿って移動するとともに、その周囲に存在する障害物４１，４２，４３を避けながら自律的に移動する様子を示す図である。
【図９】図８に示す移動ロボットにおける制御部が、複数の仮想補助アームを用いつつ、複数の障害物を避けて移動するように、移動方向および速度を調整しつつ移動を行っている様子を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１，１'，１"・・・移動ロボット（自律移動型ロボット）
１０，１０'，１０"・・・移動ロボット本体
１１・・・車輪
１２・・・キャスタ
１３・・・モータ
１５・・・センサ部
２０，２０'，２０"・・・制御部
２０ａ・・・目標経路決定手段
４０，４１，４２，４３・・・障害物
Ｌ・・・仮想アーム
Ｍ・・・仮想補助アーム
Ｉ・・・インピーダンス要素
Ｓ・・・目標経路
【図１】
2010108272.tif 000006
【図２】
2010108272.tif 000007
【図３】
2010108272.tif 000008
【図４】
2010108272.tif 000009
【図５】
2010108272.tif 000010
【図６】
2010108272.tif 000011
【図７】
2010108272.tif 000012
【図８】
2010108272.tif 000013
【図９】
2010108272.tif 000014